Thèse soutenue

Application de la méthodologie scale-down à l’étude de l’effet du mélange sur la physiologie de Trichoderma reesei et ses performances de production d’enzymes
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Auteur / Autrice : Tamiris Gonçalves Roque
Direction : Fadhel Ben chaabaneCatherine BéalFrédéric Augier
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Biotechnologies
Date : Soutenance le 07/12/2022
Etablissement(s) : université Paris-Saclay
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Agriculture, alimentation, biologie, environnement, santé (Paris ; 2015-....)
Partenaire(s) de recherche : référent : AgroParisTech (France ; 2007-....)
graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Biosphera (2020-....)
Laboratoire : IFP Energies Nouvelles - AgroParisTech (France ; 2007-....)
Jury : Président / Présidente : Stéphane Delaunay
Examinateurs / Examinatrices : Carole Molina, Eric Olmos
Rapporteurs / Rapporteuses : Carole Molina, Eric Olmos

Résumé

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Les cellulases industrielles sont principalement produites par un champignon filamenteux aérobie, Trichoderma reesei, en raison de sa grande capacité de sécrétion. L’extrapolation du procédé de production de cellulases est une condition préalable pour que les procédés de production d’éthanol à partir de biomasse lignocellulosique soient viables. Cette extrapolation est cependant difficile car la morphologie filamenteuse induit une augmentation de la viscosité du milieu, ce qui conduit à des hétérogénéités spatiales et temporelles au sein de la culture, notamment en termes de concentration en oxygène dissous, affectant négativement la production d’enzymes. L’objectif de cette thèse est d’étudier les effets du mélange de la culture, en termes de stress hydrodynamique et de gradients en oxygène dissous, sur la physiologie et la capacité de production de cellulases par T. reesei. Afin de reproduire à l’échelle du laboratoire les contraintes rencontrées à l’échelle industrielle, la méthodologie scale-down a été employée. L’impact du cisaillement sur la production de cellulases a été étudié en mode continu, en employant deux niveaux de stress hydrodynamique. L'effet des gradients d’oxygène a été étudié en cultures fed-batch à l'aide de trois approches scale-down : deux systèmes Bizone, constitués de deux bioréacteurs reliés, le plus grand étant aéré, l’autre non (ou l’inverse pour le système Bizone inversé) et un bioréacteur unique sur lequel une variation dynamique de la pO2 est appliquée. Les résultats montrent que les performances sont dégradées par l’anaérobiose. Toutefois, l’existence de petites bulles d’air, maintenues dans les milieux visqueux, évite que le milieu soit totalement anaérobie, ce qui limite l’effet délétère de l’absence d’oxygène. L’application de périodes d’hypoxie a également permis de faire émerger un variant non producteur, qui induit une baisse importante des performances du bioprocédé. Enfin, le développement de modèles originaux a confirmé l’importance de la prise en compte du hold-up lié aux petites bulles d’air pour bien représenter le comportement de T. reesei. L’ensemble de ces travaux permet enfin de démontrer une certaine « robustesse » du champignon face au cisaillement et aux hétérogénéités susceptibles d’apparaître à l’échelle industrielle.